CN105417897B - 难生化降解废水的处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于废水处理领域中的难生化降解废水的处理系统，由两级半好氧生物膜滤池、活性炭曝气生物滤池和悬浮填料曝气生物滤池依次连接而成，半好氧生物膜滤池为厌氧‑半好氧生物滤床，滤床底层为粒径60～80 mm的砾石填料，中层为粒径10～50 mm的砾石填料，上层为粒径1.5 mm的精砂；活性炭曝气生物滤池中装填活性炭填料，安装曝气装置和反冲洗设备，曝气方式为滤池底部曝气；悬浮填料曝气生物滤池中装填圆柱形聚乙烯塑料填料，安装曝气装置，曝气方式为滤池底部曝气。本发明提供的难生化降解废水的处理系统复氧效果好，低成本，连续进水且冲击负荷较高，操作管理简便，处理效果稳定达标。

Description

难生化降解废水的处理系统

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种难生化降解废水的处理系统。

背景技术

难生化降解废水的环保处置和回用一直以来是我国工业企业所面临的难题之一。难生化降解废水种类复杂，以工业废水为主，行业涉及石油化工、印染、电镀、制浆造纸、制药、农药以及食品等，主要特点为有机物浓度大，高毒性，高色度和高盐度，BOD/COD比值小于0.3。中国专利CN1295033和CN101607751提供的难生化降解废水处理方法都需要使用电氧化法，能耗高，运行费用高，操作管理复杂，处理效果不稳定。生物滤床系统（BiofilterSystem）是在传统污水土地渗滤处理系统基础上发展起来的，通常采用淹水和落干相交替的工作方式，利用土壤含水层对污水进行综合处理，通过截留、生物降解的协同作用使污染物得以去除。该技术的特点为不需投加药剂，也不需要高能耗设备，降低了处理设施的投资和运转费用。但传统的系统仍然存在占地面积大，处理效率较低和抗冲击负荷低的问题，不能适用于难生化降解废水的处理。曝气生物滤池BAF(Biological Aerated Filter)是近年来在普通生物滤池上发展起来的一种接触氧化生物膜法，其最大的特点即是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节省了后续二次沉淀池，占地面积小，有机物的容积负荷高，水力负荷大，水力停留时间短，广泛应用于生活污水，及部分食品加工废水、酿造废水等难生化废水的处理中。但其结构和操作较为复杂，能耗相对也较高，处理效果仍然达不到《城镇污水处理厂污染物排放标准》。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中运行费用高，操作管理复杂，处理效率较低的缺陷，提供一种复氧效果好、低成本、连续进水且冲击负荷较高，操作管理简便，处理效果稳定达标的难生化降解废水的处理系统。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明的难生化降解废水的处理系统由两级半好氧生物膜滤池、活性炭曝气生物滤池和悬浮填料曝气生物滤池依次连接而成，其特征在于半好氧生物膜滤池为厌氧-半好氧生物滤床，进出水方式采用上部进水下部出水，滤床底层为粒径60～80 mm的砾石填料，中层为粒径10～50 mm的砾石填料，上层为粒径1.5 mm的精砂；活性炭曝气生物滤池进出水方式采用上部进水下部出水，池中装填活性炭填料，安装曝气装置和反冲洗设备，曝气方式为滤池底部曝气；悬浮填料曝气生物滤池进出水方式采用下部进水上部出水，池中装填圆柱形聚乙烯塑料填料，安装曝气装置，曝气方式为滤池底部曝气。

上述方案中，所述半好氧生物膜滤池前面设置有布水池。

上述方案中，所述曝气装置由风机和管路连接组成，反冲洗设备由反冲水泵和反冲洗水管连接组成，分别对活性炭曝气生物滤池和悬浮填料曝气生物滤池进行曝气复氧和反冲洗。

上述方案中，所述活性炭曝气生物滤池通过中间池和二级半好氧生物膜滤池连接。

上述方案中，所述悬浮填料曝气生物滤池与沉淀池和清水池依次连接。

本发明采用四个单元，分别为一级半好氧生物膜滤池，二级半好氧生物膜滤池，活性炭曝气生物滤池和悬浮填料曝气生物滤池，以半好氧生物膜滤池为核心，辅之两级生物滤池处理，增加处理效率，增加氧化效果。

本发明的工作过程如下：

(1) 一级半好氧生物膜滤池：将难生化降解废水抽入一级半好氧生物膜滤池进行处理。

(2) 二级半好氧生物膜滤池：将通过一级半好氧生物膜滤池处理的废水用泵输入二级半好氧生物膜滤池进行处理；

(3)活性炭曝气生物滤池：经过二级半好氧生物膜滤池处理的废水进入中间池，再由泵提升进入活性炭曝气生物滤池处理，通过风机对滤池进行曝气处理，调节曝气量，同时观察活性炭挂膜情况；

(4)悬浮填料曝气生物滤池：再将经活性炭曝气生物滤池处理的废水从下部进入悬浮填料生物滤池进行曝气处理，控制水中溶解氧量，实现溶解氧梯度分布环境，实现生物滤池中厌氧、兼氧和好氧三种微生物的共生，以实现去除有机物和氨氮等污染物的目的，经过悬浮填料曝气生物滤池处理后的废水排入沉淀池和清水池，达标排出或回用。

本发明的污水处理原理为：

半好氧生物膜滤池系统利用人工土壤的自然物理过滤、吸附和微生物的生化过程，使污水得以初步净化，特别是解除了难生化降解废水的生物毒性，有利于下一步处理中的微生物生长。

活性炭和悬浮填料曝气生物滤池是建立在生物膜处理上的一种生物滤池，是在滤池中装填高比表面积的颗粒填料，以提供微生物膜生长的载体，在滤料层下部鼓风曝气，使空气与污水逆向或同向接触，使污水中的有机物与填料表面生物膜通过生化反应得到降解，填料同时起到物理过滤作用。而活性炭滤池与悬浮填料滤池的不同是，活性炭颗粒除了起挂膜生物氧化的作用外，还可以截留吸附部分有机物，其吸附作用大于悬浮填料，而悬浮填料滤除特点是更容易挂膜，易于生化处理。

难生化废水一般为经过厌氧好氧处理后的尾水，其可生化性极差，深度处理十分困难，关键在于特征性微生物难以培养，必须在前端降低废水中对生化处理有抑制作用的物质，形成专一菌群，并提高废水可生化性。

本发明处理难生化废水的特点在于曝气生物滤池创造性的使用了活性炭、高效填料与生物膜滤池联用的多级处理。活性炭有两个作用，其一为吸附某些难生化降解的有机物质，其二活性炭的微孔和极大的比表面积为专属好氧微生物菌群提供了生长和接触氧化的场所。而高效悬浮填料曝气生物滤池处理系统，其特点为易挂膜，生物量大，如难生化废水性质一致，运行、接种效果较好，则挂膜后微生物的耐受性和专一性较一致，对于处理难生化废水效果较为明显。但其缺点是培养的微生物菌群比较单一，耐受性一般，一旦废水水质发生较大变化，其好氧微生物处理效果可能打折扣。因此，本发明在前端加入两级半好氧生物膜滤池，以不同粒径的沙砾作为填料，在整个滤池中由上到下形成半好氧至厌氧又到半好氧的环境，培养专属微生物，对难生化废水进行初期的断链和消解，使其大分子转化为小分子，对于下级曝气生物滤池的好氧处理有很好的效果，同时通过沙砾过滤也起到降低有机负荷，除去大颗粒和部分脱色的作用。本发明对于负荷较低（200～400 mg/L）的难生化废水（如化工废水）有着明显和稳定的处理效果，并且对氨氮的同时除去效果比较理想，废水能够稳定达到相关标准进行排放。

本发明的有益效果在于：工艺实用，处理效果稳定，适用范围较广，以此为基础还可以开发出多种化学包装桶清洗废水的综合处理系统，设施结构简单且维护简单，维护成本低，实际处理效果为：在温度为25℃左右，一立方米水处理成本约为0.7元，COD处理去除率可达70 %，色度，氨氮等参数均可达到国家标准排放，对环境不造成二次污染，并且完全达到中水回用进水指标。可以使经前端处理后不易生化处理的工业废水水质达到或优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18919-2002）一级B标准。本发明各单元既可作为生物处理的前处理工艺，有利于污泥的沉降和生物挂膜，也可作为生化处理工艺后低负荷极难生化废水的单独处理方法使用，可进一步实现降低COD、氨氮等污染物指标并脱色除臭，处理效果稳定达标。本发明适用范围广，处理能力强，不仅适用于工业废水的尾端和深度处理，还可以用于其他生活污水的处理。

因此，本发明克服了现有技术中运行费用高，操作管理复杂，处理效率较低的缺陷，提供的难生化降解废水的处理系统复氧效果好，低成本，连续进水且冲击负荷较高，操作管理简便，处理效果稳定达标。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是本发明的低负荷生物膜滤池示意图。

图3是图2的N-N剖面示意图。

图4是本发明的活性炭曝气生物滤池和悬浮填料曝气生物滤池示意图。

附图中，1：布水管，2：进水管，3：出水口，4：挡水墙，5：活性炭曝气生物滤池曝气进气管，6：活性炭填料，7：活性炭曝气生物滤池曝气头，8：反冲水泵，9：反冲洗水管，10：风机出气管，11：悬浮填料曝气生物滤池曝气进气管，12：悬浮填料，13：悬浮填料曝气生物滤池曝气头，14：混凝土墙。

具体实施方式

下面结合附图及实施例进一步详述本发明，但本发明不仅限于所述实施例。

实施例一

本例的难生化降解废水的处理系统如图1、图2、图3和图4所示，由两级半好氧生物膜滤池、活性炭曝气生物滤池和悬浮填料曝气生物滤池依次连接而成，半好氧生物膜滤池为厌氧-半好氧生物滤床，池底为混凝土基础，侧壁挡水墙4为砖砌，布水系统管件均采用聚氯乙烯树脂（UPVC）材质，进出水方式采用上部进水下部出水，底部填料采用砾石垫底，粒径60～80 mm，该层厚度约400 mm，中部采用粒径为10～50 mm砾石填料，厚度300 mm，顶部采用粒径1.5 mm精砂，厚度为600 mm。活性炭曝气生物滤池进出水方式采用上部进水下部出水，池中装填活性炭填料6，活性炭填料6采用φ 5×8 mm柱状活性炭，滤层厚度为2400 mm；安装曝气装置和反冲洗设备，曝气方式为滤池底部曝气。悬浮填料曝气生物滤池进出水方式采用下部进水上部出水，池中装填的悬浮填料12为圆柱形聚乙烯塑料填料，尺寸φ 25×9 mm，比表面积8 m²/g左右，悬浮填料层高度2000 mm；安装曝气装置，曝气方式为滤池底部曝气。

半好氧生物膜滤池前面设置有布水池。

活性炭曝气生物滤池的曝气装置由风机出气管10与活性炭曝气生物滤池曝气进气管5和活性炭曝气生物滤池曝气头7连接组成，对活性炭曝气生物滤池进行曝气复氧。活性炭曝气生物滤池的反冲洗设备由反冲洗水管9、反冲水泵8和活性炭曝气生物滤池曝气头7连接组成，对活性炭曝气生物滤池进行反冲洗。

悬浮填料曝气生物滤池的曝气装置由风机出气管10与悬浮填料曝气生物滤池曝气进气管11和悬浮填料曝气生物滤池曝气头13连接组成，对悬浮填料曝气生物滤池进行曝气复氧。

活性炭曝气生物滤池通过中间池和二级半好氧生物膜滤池连接。

悬浮填料曝气生物滤池与沉淀池和清水池依次连接。

系统水力负荷为0.2～2 m³/(m² d)，1 d：3d（配水1 d，运行3 d）。

监测结果表明，经前端处理的清洗废水经过一系列处理单元后进入半好氧生物膜滤池系统的COD平均为200 mg/L，NH₃-N为5 mg/L，经过本例的难生化降解废水的处理系统处理后，出水COD平均为60 mg/L，NH₃-N为0 mg/L，COD去除率为70 %，NH₃-N去除率为100 %。污水出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18919-2002）一级B标准。

实验数据显示：运行稳定后，难生化化工废水中COD为235.2～ 311.1 mg/L，经过一级半好氧生物膜滤池后降为169.6～192.6 mg/L，二级过后为143.5～166.4 mg/L，经过活性炭曝气滤池为73.41～104.4 mg/L，悬浮填料曝气滤池后为47.4～68.1 mg/L。

在加大废水负荷COD为500 mg/L条件下，最后出水COD在82.9 mg/L，满足国家污水综合排放标准。

实施例二

本例的难生化降解废水的处理系统除半好氧生物膜滤池前面没有布水池外，其余同实施例一。

实施例三

本例的难生化降解废水的处理系统除没有中间池，活性炭曝气生物滤池直接和二级半好氧生物膜滤池连接外，其余同实施例一。

Claims (5)

1.一种难生化降解废水的处理系统，其特征在于：由两级半好氧生物膜滤池、活性炭曝气生物滤池和悬浮填料曝气生物滤池依次连接而成，半好氧生物膜滤池为厌氧-半好氧生物滤床，进出水方式采用上部进水下部出水，滤床底层为粒径60~80 mm的砾石填料，中层为粒径10~50 mm的砾石填料，上层为粒径1.5 mm 的精砂，半好氧生物膜滤池利用人工土壤的自然物理过滤、吸附和微生物的生化过程，使污水得以初步净化，解除难生化降解废水的生物毒性，有利于下一步处理中的微生物生长；前端加入两级半好氧生物膜滤池，以不同粒径的沙砾作为填料，在整个滤池中由上到下形成半好氧至厌氧又到半好氧的环境，培养专属微生物，对难生化废水进行初期的断链和消解，使其大分子转化为小分子，对于下级曝气生物滤池的好氧处理有很好的效果，同时通过沙砾过滤也起到降低有机负荷，除去大颗粒和部分脱色的作用；活性炭曝气生物滤池进出水方式采用上部进水下部出水，池中装填活性炭填料，安装曝气装置和反冲洗设备，曝气方式为滤池底部曝气，活性炭有两个作用，其一为吸附难生化降解的有机物质，其二活性炭的微孔和极大的比表面积为专属好氧微生物菌群提供生长和接触氧化的场所；悬浮填料曝气生物滤池进出水方式采用下部进水上部出水，池中装填圆柱形聚乙烯塑料填料，安装曝气装置，曝气方式为滤池底部曝气，控制水中溶解氧量，实现溶解氧梯度分布环境，实现生物滤池中厌氧、兼氧和好氧三种微生物的共生；在活性炭曝气生物滤池和悬浮填料曝气生物滤池中装填高比表面积的颗粒填料，以提供微生物膜生长的载体，在滤料层下部鼓风曝气，使空气与污水逆向或同向接触，使污水中的有机物与填料表面生物膜通过生化反应得到降解，填料同时起到物理过滤作用。

2.根据权利要求1所述的难生化降解废水的处理系统，其特征在于所述半好氧生物膜滤池前面设置有布水池。

3.根据权利要求1所述的难生化降解废水的处理系统，其特征在于所述曝气装置由风机和管路连接组成，反冲洗设备由反冲水泵和反冲洗水管连接组成，分别对活性炭曝气生物滤池和悬浮填料曝气生物滤池进行曝气复氧和反冲洗。

4.根据权利要求1所述的难生化降解废水的处理系统，其特征在于所述活性炭曝气生物滤池通过中间池和二级半好氧生物膜滤池连接。

5.根据权利要求1所述的难生化降解废水的处理系统，其特征在于所述悬浮填料曝气生物滤池与沉淀池和清水池依次连接。